Le 12 août, l'équipe de recherche de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign a mis au point une nouvelle molécule dotée d'une charge permanente, capable d'utiliser l'électricité pour piloter un processus d'extraction liquide-liquide et de récupérer sélectivement l'or à partir de lixiviats de déchets électroniques. Les résultats expérimentaux montrent que cette méthode réduit la quantité de produits chimiques utilisés dans l'étape de séparation d'un à deux ordres de grandeur, soit une diminution d'environ 90 % à 99 %.
L'extraction liquide-liquide traditionnelle transfère et sépare les ions métalliques à l'aide de deux liquides non miscibles, ce qui nécessite généralement l'ajout de grandes quantités d'acides, de bases et de réactifs chimiques intermédiaires. Le procédé d'extraction liquide-liquide électrochimique précédemment développé par l'équipe de recherche permettait déjà de récupérer l'or et les métaux du groupe du platine grâce à des réactions d'oxydoréduction, mais nécessitait encore l'ajout de réactifs auxiliaires pour accomplir les cycles d'extraction et de libération des métaux.
La nouvelle molécule combine une liaison sélective aux métaux, une charge permanente et une capacité de dissolution en phase organique. Sa charge intégrée peut jouer le rôle d'électrolyte, permettant au liquide d'extraction de conduire le courant électrique. Sous l'effet du courant, l'état d'oxydoréduction de la molécule change et elle se lie aux ions d'or, les transférant vers la phase organique ; après ajustement du signal électrique, la molécule libère l'or et entre dans un nouveau cycle de séparation, éliminant ainsi le besoin de réactifs chimiques intermédiaires.
L'équipe de recherche a réalisé une validation en laboratoire à l'aide de lixiviats de déchets électroniques. Les métaux de valeur contenus dans les déchets électroniques entrent d'abord dans le lixiviat, puis la nouvelle molécule capture sélectivement l'or qu'il contient. Cette étude valide principalement la conception moléculaire et le mécanisme d'extraction électrochimique ; les données concernant l'échelle de traitement des installations industrielles continues, le taux de récupération de l'or et la consommation énergétique unitaire n'ont pas encore été publiées.
En ajustant la structure chimique des molécules d'extraction, cette plateforme électrochimique peut également être utilisée pour récupérer les métaux du groupe du platine contenus dans les catalyseurs de véhicules usagés, ainsi que d'autres métaux critiques présents dans les résidus miniers et les flux de déchets industriels. La structure principale de la plateforme de séparation peut rester inchangée ; il suffit de modifier les sites de liaison et les propriétés d'oxydoréduction de l'extractant en fonction du métal cible.
Les résultats de la recherche ont été publiés dans ACS Energy Letters, avec le soutien financier du programme des sciences fondamentales de l'énergie du Bureau des sciences du Département de l'Énergie des États-Unis. L'équipe prévoit ensuite de faire progresser les recherches sur l'extension du procédé et les applications industrielles, et d'utiliser la simulation numérique et l'intelligence artificielle pour accélérer la conception de molécules d'extraction adaptées à différents métaux.